Детальная информация

Работа посвящена разработке метода повышения эффективности выделения нуклеиновых кислот из проб большого объема с использованием микрофлюидных технологий. Основной целью исследования является создание метода выделения из проточной ячейки, обеспечивающей высокую степень концентрирования НК для применения в молекулярно-генетическом анализе, включая ПЦР-РВ. В работе проведен обзор современных методов проточного выделения НК, таких как твердофазная экстракция на магнитных частицах, диэлектрофорез и магнитофлюидное разделение. Спроектирована и смоделирована микрофлюидная ячейка с периодическими статичными структурами, оптимизированными для эффективного перемешивания и минимизации застойных зон. Для изготовления ячейки выбрана фотополимерная смола PP-Like, обладающая химической инертностью и совместимостью с реактивами для выделения НК. Экспериментально подтверждена устойчивость ячейки к воздействию реагентов, а также низкий уровень неспецифической сорбции НК. Проведена оценка гидродинамических характеристик ячейки, включая скорость потока и эффективность выделения. Результаты ПЦР-РВ демонстрируют возможность увеличения аналитической чувствительности метода в 3 раза, что особенно важно для проб с низкой концентрацией целевых молекул. Разработанный метод позволяет автоматизировать процесс выделения НК, сократить время анализа и минимизировать человеческий фактор. Работа вносит вклад в развитие технологий для экологического мониторинга, эпидемиологического надзора и клинической диагностики.

This work is devoted to the development of a method to improve the efficiency of nucleic acid extraction from large volume samples using microfluidic technologies. The main objective of the study is to establish a flow cell extraction method that provides a high degree of concentration for application in molecular genetic analysis, including PCR-RT. In this work, a review of modern methods of flow cell extraction such as solid-phase extraction on magnetic particles, dielectrophoresis and magnetofluidic separation is performed. A microfluidic cell with periodic static structures optimized for efficient mixing and minimization of stagnant zones was designed and simulated. PP-Like photopolymer resin, which is chemically inert and compatible with reagents for NA isolation, was selected for cell fabrication. The stability of the cell to reagents, as well as the low level of nonspecific sorption of NA was experimentally confirmed. The hydrodynamic characteristics of the cell, including flow rate and extraction efficiency, were evaluated. PCR-RT results demonstrate the possibility of increasing the analytical sensitivity of the method by 3 times, which is especially important for samples with low concentration of target molecules. The developed method automates the process of NC isolation, reduces analysis time and minimizes human error. The work contributes to the development of technologies for environmental monitoring, epidemiologic surveillance and clinical diagnostics.

• СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
• ВВЕДЕНИЕ
• ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
  • 1.1. Основные принципы выделения
  • 1.2. Микрофлюидние технологии для пробоподготовки генетического материала.
  • 1.3. Микрофлюидика непрерывного потока: смешивание веществ
  • 1.4. Смешивание с применением внешних источников энергии
  • 1.5. Смешивание в устройствах со сложной геометрией
  • 1.6. Микрофлюидика непрерывного потока: разделение компонентов
  • 1.7. Диэлектрофорез
  • 1.8. Магнитофлюидное разделение
• ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
  • 2.1. Моделирование структуры и параметров проточной ячейки для выделения нуклеиновых кислот
  • 2.2. Выбор технологии и изготовление проточной ячейки для эффективного выделения нуклеиновых кислот в потоке.
  • 2.3. Определение реальных характеристик проточной ячейки при выделении нуклеиновых кислот
  • 2.4. Методика выделения в проточной ячейке
• ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
  • 3.1. Выбор материала и моделирование проточной ячейки для выделения нуклеиновых кислот
  • 3.2. Экспериментальная оценка эффективности выделения нуклеиновых кислот в потоке.
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ